第 ３２ 卷第 ３ 期
河 北 科 技 大 学 学 报
Ｖｏｌ．３２，Ｎｏ．３
２０１１ 年 ６ 月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｅｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｊｕｎｅ ２０１１
文章编号：１００８－１５４２（２０１１）０３－０２３８－０４
基 于 Ｍａｔｌａｂ Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 和 ＶＲ 工 具 箱 的
双 足 行 走 仿 真
刘东辉
１
，郑楠楠
１
，杨丽丽
１
，邸树纲
２
（１．河北科技大学电气信息学院，河北石家庄 ０５００１８；２．河北高速公路京秦管理处，河北秦皇岛
０６６００１）
摘 要：在 Ｍａｔｌａｂ 环境下，通过 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 和 ＶＲ 工具箱完成双足仿生行走的虚拟现实仿真。 利用
Ｖ－Ｒｅａｌｍ Ｂｕｉｌｄｅｒ ２．０ 构建出双足行走虚拟三维模型，并通过虚拟现实工具箱的 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 接口将人体
下肢行走控制系统的 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 模型与该三维模型建立关联，从而设置相关参数，通过 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 模块输
出的相应信号控制和操作模型运动。 通过观察分析模型的运动，为相应的机构研究打下基础。
关键词：Ｓｉｍｕｌｉｎｋ；虚拟现实；仿真
中图分类号：ＴＰ３９１．９ 文献标志码：Ａ
Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｉｐｅｄａｌ ｗａｌｋｉｎｇ ｂａｓｅｄ ｏｎ
Ｍａｔｌａｂ Ｓｉｍｕｌｉｎｋ ａｎｄ ＶＲ ｔｏｏｌｂｏｘ
ＬＩＵ Ｄｏｎｇ－ｈｕｉ
１
， ＺＨＥＮＧ Ｎａｎ－ｎａｎ
１
， ＹＡＮＧ Ｌｉ－ｌｉ
１
， ＤＩ Ｓｈｕ－ｇａｎｇ
２
（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｈｅｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ Ｈｅｂｅｉ ０５００１８，Ｃｈｉｎａ；２．
Ｊｉｎｇ Ｑｉｎ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｏｆｆｉｃｅ， Ｈｅｂｅｉ Ｈｉｇｈｗａｙ， Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ Ｈｅｂｅｉ ０６６００１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：
Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｏｆ Ｍａｔｌａｂ， ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｉｐｅｄａｌ ｗａｌｋｉｎｇ ｕｓｉｎｇ Ｓｉｍｕｌｉｎｋ ａｎｄ ＶＲ ｔｏｏｌｂｏｘ ｉｓ ｃｏｍｐｌｅｔｅｄ．Ｉｔ ｕｓｅｓ
Ｖ－Ｒｅａｌｍ Ｂｕｉｌｄｅｒ ２．０ ｔｏ ｂｕｉｌｄ ａ ｖｉｒｔｕａｌ ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｂｉｐｅｄａｌ ｗａｌｋｉｎｇ， ｔｈｅｎ ｃｏｎｎｅｃｔｓ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｈｕｍａｎ ｂｉｐｅｄａｌ
ｗａｌｋｉｎｇ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍｏｄｅｌ ｂｙ ｔｈｅ Ｓｉｍｕｌｉｎｋ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｏｆ ｖｉｒｔｕａｌ ｒｅａｌｉｔｙ ｔｏｏｌｂｏｘ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｅｔｔｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｐａｒａｍｅ－
ｔｅｒｓ， ｉｔ ｃａｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｅ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌｓ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｏｕｔｐｕｔ ｓｉｇｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ Ｓｉｍｕｌｉｎｋ ｂｌｏｃｋ．Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ
ｍｏｄｅｌ ｌａｙｓ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：
Ｓｉｍｕｌｉｎｋ； ｖｉｒｔｕａｌ ｒｅａｌｉｔｙ； ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
收稿日期：２０１１－０１－２０；修回日期：２０１１－０３－１２；责任编辑：李 穆
基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０８７４０３５）
作者简介：刘东辉（１９７１－） ，男，山西晋城人，教授，博士，主要从事医学信号处理、视频监控方面的研究。
目前 Ｍａｔｌａｂ 已成为国际控制界的标准计算软件，在解决算法开发，数值计算、分析，以及图形交互、信号
处理等方面给用户提供了极大的方便
［１－２］
。 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 是 Ｍａｔｌａｂ 的一种可视化工具，是基于 Ｍａｔｌａｂ 框图环境，
用来实现动态仿真分析的软件包，可以提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。
虚拟现实（ｖｉｒｔｕａｌ ｒｅａｌｉｔｙ）是多种技术学科的交集，涉及计算机图形技术、仿真、传感以及人机接口等多种
领域，是人们通过计算机对数据处理进行可视化交互的一种全新方式。 ＶＲＭＬ（ ｖｉｒｔｕａｌ ｒｅａｌｉｔｙ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｌａｎ－
ｇｕａｇｅ）是其标准的虚拟现实建模语言，通过编写文本性描述构建三维场景。 一个标准的 ＶＲＭＬ 文件包括文
件头、注释、节点及其域、时间和路由等
［３］
。 随着 ＶＲＭＬ 编辑器的出现，使不太懂得 ＶＲＭＬ 语言的人仅仅通
过鼠标、键盘就可以轻松地构建三维模型。 目前常用的 ＶＲＭＬ 编辑器为 Ｖ－Ｒｅａｌｍ Ｂｕｉｌｄｅｒ，其版本为 ２．０。 用
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